2.1  《探究电场的力的性质》教学设计

第四中学课题组   李尚芳

一、教材分析

电场、电场强度的概念是电学中最重要的概念之一，它的研究方法和定义方法也是物理学中比较常见的方法。本节内容表明电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是存在于电荷周围的一种特殊的物质，它最基本的特征是对放入其中的电荷具有力的作用。正是利用电场的这一特性，我们通过研究试探电荷的所受静电力特点，引入了描述电场强弱的物理量。

二、教学目标

（一）知识与技能

1．粗略了解物理学史上对电荷间相互作用力的认识过程。

2．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场是客观存在的一种特殊的形态。

3．理解电场强度的概念及其定义，会根据电场强度的定义进行有关的计算。知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的。

4．能根据库仑定律和电场强度的定义推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算。

5．知道场强的叠加原理，并能应用这一原理进行简单的计算。

（二）过程与方法

1．经历“探究描述电场强弱的物理量”的过程，获得探究活动的体验。

2．领略通过电荷在电场中所受静电力研究电场、理想模型法、比值法、类比法等物理学研究方法。

（三）情感态度与价值观

1．体验探究物理规律的艰辛与喜悦。

2．学习科学家严谨科学的态度。

三、教学重难点

（一）教学重点

1．探究描述电场强弱的物理量。

2．理解电场、电场强度的概念，并会根据电场强度的定义进行有关的计算。

（二）教学难点

探究描述电场强弱的物理量。

四、学情分析

本节内容对于学生来说是一陌生的内容，且比较抽象，学生学起来有一定的困难，教师应进行适当启发引导

五、课前准备

学生准备展示预习情况，老师准备幻灯片，计算机，铜丝，塑料笔

六、教学方法

以“电荷间相互作用如何发生”、“如何描述电场的强弱”两大问题为主线展开，具体操作思路是：

1．学生自学电场，培养学生阅读、汲取信息的能力。

2．通过实验模拟和定量分析的方法探究描述电场强弱的物理量。

3．通过练习巩固加深对电场强度概念的理解，探讨点电荷的电场及场强叠加原理。

七、课时安排：2课时

八、教学过程

（一）复习提问、新课导入（5分钟）

教师：上一节课我们学习了库仑定律，请同学们回忆一下：库仑定律的内容是什么？

教师：我们不免会产生这样的疑问：

投影展示问题1：真空中？它们之间相隔一定的距离这种相互作用是如何产生的呢？难道能够不需介质超越空间？

投影展示“探究影响电荷间相互作用力的因素”图片（1．2－1）。

教师：这幅图大家不陌生，那么相同的小球在不同的位置所受作用力

不一样，说明了什么？

教师：其本质原因又是什么呢？（投影展示问题2）

教师：带着这两个疑问，本节课我们一齐来学习第三节电场强度。

（二）新课教学（35分钟）

1.电场

教师：请同学们带着以下问题自学“电场”内容。

（1）电荷间的相互作用是如何发生的？这一观点是谁提出来的？

（2）请用自己的语言描述一下什么是电场？

（3）电场有什么本领？

教师：法拉第是英国物理学家、化学家，对事物的本质有着非常敏锐的洞察力，在电学上有着突出的贡献。依据法拉第的观点，我们如何描述

电荷A、B之间的作用力。

教师启发引导：场是“物质”──它和分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量，电视机、收音机信号的发射与接受就是电磁场在空间的传播；“特殊”──看不见摸不着；“存在于电荷周围”并板书。

（电场是）存在于电荷周围的一种特殊的物质。

教师：场与实物是物质存在的两种不同形式。

2.科学探究描述电场强弱的方法

教师：下面我们再来探讨第二个问题。

依次投影问题：相同的小球在不同的位置所受作用力不一样，其本

质原因是什么呢？（对照“探究影响电荷间相互作用力的因素”图片说明）

那么如何来描述电场的强弱呢？

教师启发：像速度、密度等寻找一个物理量来表示。

如何来研究电场？

教师启发引导：电场的本领是对场中的其他电荷具有作用力，这也是电场的最明显、最基本的特征之一。因此在研究电场的性质时，我们可以

从静电力入手。（板书研究方法）

教师：对于像电场这样，看不见，摸不到，但又客观存在的物质，可以根据它表现出来的性质来研究它，这是物理学中常用的研究方法。

教师：还需要什么？

多媒体依次展示，教师简述：“探究影响电荷间相互作用力的因素”中的试探电荷场源电荷。

教师：下面请同学们仔细观察模拟实验的动画演示，并描述你看到的现象说明了什么。多媒体动画模拟：不同位置偏角不同；增加试探电荷带电量偏角均增加。

教师：下面我们再通过表格定量地来看一看：

将表格填完整，并分析、比较表格中的数据有什么特点和规律，看你能否得出如何来描述电场的强弱。多媒体展示表格，学生回答后依次填入：F₁、F₂、F₃及F₁＜F₂＜F₃；2F₁、3F₁、4F₁、nF₁等。

 

表一：（P₁位置）

表二：（P₂位置）

 

表三：（P₃位置）

试探电荷	q	2q	3q	4q	nq
静电力	F	2F	3F	4F	nF

（1）不同的电荷，即使在电场中的同一点，所受静电力也不同，因而不能直接用试探电荷所受的静电力来表示电场的强弱；

（2）电场中同一点，比值F/q是恒定的，与试探电荷的电荷量无关；（同一张表格）

（3）在电场中不同位置比值F/q不同。（三张表格比较）

师生共同小结：比值由电荷q在电场中的位置决定，与电荷q的电荷量大小无关，它才是反映电场性质的物理量。

教师：在物理学中我们定义放入电场中某点的电荷所受的静电力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度。并板书。

（三）电场强度

1．定义：

教师：以前我们还学过哪些物理量是用比值法来定义的？

教师：从它的定义，电场强度的单位是什么？

教师介绍另一种单位并板书。

2．单位：N/C或V/m，1N/C＝1V/m

教师结合板画：在电场中不同位置，同种电荷受力方向不同，说明场强是矢量还是标量？

教师结合板画：电场中同一点放入正电荷和负电荷受力方向不同，如何确定场强的方向呢？

教师：在物理学中作出了这样的规定。（板书）

3．方向：电场中某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。

教师：按照这个规定，如果放入电场中的是负电荷呢？

（四）电场线

用来形象描述电场强度的物理量。

用电场线形象描述电场，什么是电场线？课本第27页图2-5a为奎宁结晶或头发屑在点电荷电场中的分布情况，图上清晰可见奎宁晶体或头发屑的排列为一条条的细线，我们用笔将这些细线描述出来，即为电场线，如图2-5b、c所示，同样，图2-6a、b描述了等量异号电荷电场现的分布，由正电荷或无穷远发出指向无穷远或负电荷。当然，我们也可以自己练习着画出等量同种电荷电场线的分布情况。

九、板书设计

一、电场

客观存在的一种特殊的物质形态

二、电场强度

1．定义：E＝F/q

2．单位：

3．方向：跟正电荷在该点所受静电力的方向相同

三、点电荷的电场

1．推导：

2．大小：

3．方向：

四、电场强度的叠加